“Je me suis surpris plusieurs fois à me chercher moi-même sur le globe terrestre avec une loupe”
Stanislaw Jerzy Lec - Ecrivain polonais
Pour bien comprendre le principe, nous allons d'abord voir ce qui se passe quand on n'utilise pas de loupe avant d'examiner ce que nous apporte ce drôle d'instrument.
Voir à l'oeil nu
Un œil au repos concentre un faisceau incident de rayons parallèles entre eux vers un point de sa rétine. Un tel faisceau peut provenir par exemple d’un point très éloigné, supposé à l’infini. Ce point est vu net puisque son image sur la rétine est aussi un point.
L'oeil est au repos
Si maintenant les rayons proviennent d’un point proche, ils sont divergents. Sans changement, ils formeraient une tache lumineuse sur la rétine et ce point serait vu flou. Pour qu’ils soient malgré tout concentrés sur la rétine et que le point soit vu net, l’œil accommode. Les muscles du cristallin se contractent pour le déformer et changer ses rayons de courbure.
L'oeil accommode. Le cristallin se gonfle.
✧→ Cependant, il arrive un moment où l'accommodation atteint ses limites, avec une distance en-deçà de laquelle l’œil n’est plus capable de rectifier. Le point situé à cette distance s'appelle le punctum proximum, le "point le plus proche" en latin. Un objet plus proche ne pourra pas être vu net, tout du moins à l’œil nu.
Le punctum proximum
La distance p du punctum proximum diffère d’une personne à une autre. Elle augmente inexorablement avec l’âge - on entend souvent dire que "les bras sont trop courts" - et elle dépend aussi d’éventuels défauts de la vue comme la myopie. Cette distance est comprise entre 10 et 50 cm.
Il est donc illusoire de s'approcher plus près d'un objet pour le voir plus grand et ainsi percevoir plus de détails. En conséquence, le punctum proximum limite la finesse de l'image sachant qu'à cette distance l’effort est maximum, ce qui rapidement entraîne une fatigue oculaire.
Voir avec une loupe
Une loupe permet de remédier à ces problèmes. Une loupe est une lentille convergente, telle que celle que nous avons détaillée dans le billet précédent.
Lorsque la distance entre l’objet et la loupe est plus petite que la focale f , les rayons issus de chaque point de l’objet ressortent de la loupe de la même manière que s’ils étaient issus d’un autre point, appartenant à une forme semblable à l’objet, mais plus éloignée et plus grande. Cette forme est l’image de l’objet. Elle ne se trouve pas à l’intersection des rayons lumineux eux-mêmes - il n’y a pas concentration de lumière - mais sur leurs prolongements. Par rapport à la loupe, elle se situe du même coté que l'objet. L'image est dite virtuelle.
Le principe de la loupe
☞ Créer une image virtuelle de l'objet, plus grande et plus éloignée de la lentille
Il n’en reste pas moins que l’impression visuelle lorsque l’objet est observé avec une loupe est exactement la même que si cette forme existait vraiment et était observée à l’œil nu. L’utilisation de la loupe offre donc un énorme avantage; l’image virtuelle se situe à une plus grande distance de l’œil que l’objet observé lui même et permet ainsi de repousser la contrainte du punctum proximum.
Au final, l'image au fond de la rétine est plus grande, tout en restant nette.
Une vision avec et sans loupe
L’utilisation d’une loupe est d'autant plus reposante que la distance qui la sépare de l’objet observé est proche de sa distance focale f. Dans ce cas, les rayons qui sortent de la loupe sont parallèles entre eux et sont concentrés en un point de la rétine sans qu’aucune accommodation ne soit nécessaire. Ni les rayons lumineux qui sortent de la loupe ni leurs prolongements n’ont d’intersection puisqu’ils sont parallèles. La lentille forme une image à l’infini.
Comment bien utiliser une loupe ?
☞ Positionner l'objet au niveau du plan focal.
Le philatéliste pose le timbre sur le plan focal. Cela lui évite toute fatigue oculaire tout en lui procurant une vision optimale.
Le grossissement G d’une loupe est le rapport entre les tailles sur la rétine de deux images de l’objet.
✧→ l'image de l'objet quand il est observé à la loupe et qu'il est situé à distance f de l'oeil
✧→ l'image de l'objet quand il est observé à l’œil nu et qu'il est situé à distance p de l'oeil
Le grossissement d'une loupe
Le grossissement est égal au rapport des pentes des rayons qui parviennent à l’œil dans les deux cas.
G = p/f *
Focale courte 👉 Grossissement important
* Par convention, p est fixé à 25 cm.
✔︎ Ne pas confondre grossissement et grandissement qui lui est le rapport entre la taille de l'image et celle de l'objet.
Kikadi qu'une fourmi, c'est petit ?
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